[發(fā)明專利]一種基于TOF相機(jī)的夯沉量測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211328501.3
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115821880A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李學(xué)龍;劉康;郭創(chuàng)業(yè)
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00;E02D3/046
• 代理公司: 西安凱多思知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

1.一種基于TOF相機(jī)的夯沉量測量方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：夯坑三維立體信息獲取

一次夯沉工作結(jié)束以后，夯錘升起，將TOF相機(jī)旋轉(zhuǎn)至夯坑正上方使用主動投射調(diào)制光進(jìn)行夯坑三維信息拍攝，以相機(jī)中心為原點(diǎn)建立笛卡爾三維直角坐標(biāo)系，使用表格文件存儲夯坑內(nèi)每一點(diǎn)相對于相機(jī)中心的點(diǎn)云位置信息；

步驟2：夯沉量計算、夯沉信息保存

對點(diǎn)云信息進(jìn)行分析處理，對由于地質(zhì)問題和振動問題造成的夯坑三維信息的飛點(diǎn)噪聲、由于夯沉作業(yè)灰塵漫反射和夯坑周圍斷面的不規(guī)則漫反射問題導(dǎo)致的多徑串?dāng)_干擾因素進(jìn)行篩選排除，然后對剩下代表夯沉面的點(diǎn)云位置信息進(jìn)行計算得出當(dāng)前夯沉量并進(jìn)行數(shù)據(jù)保存；

步驟3：夯沉數(shù)據(jù)分析

對保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，比對最近兩次夯沉作業(yè)結(jié)束后的夯沉總量數(shù)據(jù)變化，如果夯沉數(shù)據(jù)分析結(jié)果滿足工程需求，那么此夯坑的作業(yè)結(jié)束，否則繼續(xù)循環(huán)步驟1-3直至滿足工程要求為止。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于TOF相機(jī)的夯沉量測量方法，其特征在于：步驟2具體為：

步驟21：對原始數(shù)據(jù)信息進(jìn)行去噪處理，所采用的去噪濾波模型為：

其中，D是場景對應(yīng)的原始的含有噪聲夯坑三維信息，D’為經(jīng)過去噪處理后的夯坑三維信息，Ω表示以像素(x，y，z)為中心的矩形鄰域，w(i,j,k)為(x，y，z)點(diǎn)處的濾波器權(quán)值，w_p則是進(jìn)行了歸一化的參數(shù)；

步驟22：將被確定為干擾因素的數(shù)據(jù)刪除掉，選出代表夯坑底部的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評估，評估角度為點(diǎn)云數(shù)據(jù)密度、點(diǎn)云數(shù)據(jù)覆蓋：所述的點(diǎn)云密度是指通過將整塊數(shù)據(jù)對應(yīng)區(qū)域化為若干個基元區(qū)域后，統(tǒng)計基元區(qū)域的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個數(shù)，然后除以基元區(qū)域的面積后得到點(diǎn)云密度，進(jìn)而統(tǒng)計點(diǎn)云密度值，然后構(gòu)建統(tǒng)計分布圖和直方圖；所述的點(diǎn)云數(shù)據(jù)覆蓋就是要檢測漏洞的面積，在確定漏洞的比例指數(shù)后，統(tǒng)計漏洞的面積大小所占數(shù)據(jù)區(qū)域的比例，比較指標(biāo)值來確定數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞；計算得到點(diǎn)云密度的均值后，確定閾值，統(tǒng)計密度值，若小于該閾值則為漏洞，如此逐漸檢測整個數(shù)據(jù)區(qū)域，后將得到的漏洞的面積之累加，計算所占的比例；

步驟23：對步驟22中篩選后的數(shù)據(jù)按照編號進(jìn)行隨機(jī)抽取3組，每組數(shù)據(jù)使用步驟5中總數(shù)據(jù)量的1/10，首先將數(shù)據(jù)按照每10個為一組進(jìn)行等量分組，對每個等量分組內(nèi)10個數(shù)據(jù)采用簡單隨機(jī)抽樣算法抽取該組數(shù)據(jù)x₁、x₂、x₃，分別存放在三個抽樣數(shù)組X₁、X₂、X₃中，依次往下進(jìn)行直至所有數(shù)據(jù)抽樣完畢；抽樣結(jié)束后對3組抽樣數(shù)據(jù)分別計算得到抽樣夯沉值X₁、X₂、X₃，計算得到的夯沉量均值處理：H_i＝(X₁+X₂+X₃)/3，計算完畢后將所有結(jié)果保存并顯示在顯示器端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于TOF相機(jī)的夯沉量測量方法，其特征在于：步驟3具體為：步驟22中的閾值為均值-3倍的方差。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于TOF相機(jī)的夯沉量測量方法，其特征在于：步驟3具體為：計算結(jié)果H_i與上一次行沉量H_i-1、總需求夯沉量H進(jìn)行比對，分析最后兩次夯沉量變化以及最終夯沉數(shù)據(jù)是否滿足夯沉需求，如果滿足，則此夯坑夯沉作業(yè)執(zhí)行完畢，否則繼續(xù)執(zhí)行直至滿足工程質(zhì)量要求。